moea_joint
106年
[化學] 普通化學、無機化學
第 13 題
甲醇作為燃料時，其燃燒反應為 $2CH_3OH_{(l)} + 3O_{2(g)} \rightarrow 2CO_{2(g)} + 4H_2O_{(g)}$，當40.0克甲醇與46.0克 $O_2$ 進行燃燒反應，產生 $CO_2$ 質量為何？(請選擇最接近的答案)
- A 38.5克
- B 42.2克
- C 44.1克
- D 45.8克
思路引導 VIP
當我們面對兩種反應物都有給定質量時，為什麼我們不能直接用質量的大小（例如 46.0g 大於 40.0g）來判斷誰會先反應完？在化學反應的「食譜」（方程式）中，我們應該用什麼單位來比較它們的數量才具有意義，進而決定誰才是真正控制產量的關鍵呢？
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非常出色！你能準確選出 (B)，代表你對於化學計量（Stoichiometry）的核心觀念掌握得相當紮實。這類題目的挑戰在於不能直接用「質量」進行比較，而必須轉換為「莫耳數」來思考分子的反應比例。
限量試劑的判讀與計算
首先，我們將甲醇（$CH_3OH$）與氧氣（$O_2$）的質量除以各自的分子量（約 $32.0$ g/mol），得到甲醇約 $1.25$ 莫耳，氧氣約 $1.4375$ 莫耳。根據反應式 $2CH_3OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 4H_2O$ 的係數比，消耗 $1.25$ 莫耳的甲醇需要 $1.875$ 莫耳的氧氣，但我們只有 $1.4375$ 莫耳，因此氧氣（$O_2$）是限量試劑。接著以氧氣的量為基準，根據 $3:2$ 的係數比算出產生 $CO_2$ 的莫耳數為 $1.4375 \times \frac{2}{3} \approx 0.958$ 莫耳，最後乘以 $CO_2$ 的分子量 $44.0$，即可求得約 $42.2$ 克。
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